腸道菌群改變對精神分裂癥患者的影響研究

姚理慧，王中嫻，張許來,2★

（1.安徽醫(yī)科大學(xué)附屬心理醫(yī)院，安徽 合肥；2.安徽省精神衛(wèi)生中心，安徽 合肥）

0 引言

精神分裂癥（Schizophrenia,SZ）是一種以特征性的思維和知覺歪曲、情感不恰當(dāng)或遲鈍為總體特點(diǎn)的重性精神疾病。SZ 的全球發(fā)病率為1%，但臨床緩解率低、致殘率高、死亡率高、預(yù)期壽命下降，給家庭及社會帶來了沉重的負(fù)擔(dān)[1-3]。近年來，研究發(fā)現(xiàn)胃腸道內(nèi)定植的腸道微生物可借助微生物-腸-腦軸調(diào)節(jié)宿主的功能和行為，特定的微生物可以影響大腦結(jié)構(gòu)功能和神經(jīng)生化，造成宿主學(xué)習(xí)、記憶、認(rèn)知、社交和情感行為等方面的神經(jīng)功能缺陷。在SZ 的研究中也發(fā)現(xiàn)，腸道菌群與疾病發(fā)展存在關(guān)聯(lián)，但目前的研究中對其具體作用機(jī)制仍尚不明確。故本研究以不同階段的SZ 患者為研究對象，分析比較不同時期患者腸道菌群的變化特點(diǎn)，并分析其與臨床癥狀的相關(guān)性，進(jìn)一步解析腸道微生物在SZ 疾病發(fā)展中的作用，從而為疾病診療提供新的思路[4-6]。

1 對象與方法

1.1 研究對象

納入合肥四院住院SZ 患者急性期（A 組）30 人，緩解期（B 組）29 人，志愿招募健康人群（C 組）30 人。納入標(biāo)準(zhǔn)：（1）符合《精神障礙診斷和統(tǒng)計手冊》第五修訂版（DSM-5）中關(guān)于“SZ”相關(guān)診斷標(biāo)準(zhǔn)；（2）入院后陽性和陰性癥狀量表（Positive And Negative Syndrome Scale,PANSS）評估，PANSS 評分：急性期≥60 分，緩解期＜60 分。排除標(biāo)準(zhǔn)：（1）腦及軀體器質(zhì)性疾病病史或合并其他符合DSM-5 診斷的精神障礙者；（2）精神活性物質(zhì)濫用者；（3）近3 個月服用過影響腸道微生物制劑者。對照組：招募年齡、性別、BMI 匹配健康人群，排除標(biāo)準(zhǔn)同病例組。研究獲得安徽醫(yī)科大學(xué)附屬心理醫(yī)院醫(yī)學(xué)倫理委員會批準(zhǔn)[批準(zhǔn)號HSY-IRB-PJ-JZB-001]，所有被試知情同意。

1.2 研究方法

1.2.1 一般資料

詳細(xì)詢問被試病史、姓名、性別、年齡、身高、體重等情況。SZ 患者采用PANSS 量表評估癥狀，應(yīng)用5-因子模型分析，包括陽性（P1-P7），陰性（N1-N7），認(rèn)知（P2，N5，N7，G10，G11），興奮（P4，P7，G4，G8，G14），抑郁（G2，G3，G6）評分越高，癥狀越嚴(yán)重。

1.2.2 糞便標(biāo)本DNA 提取

被試入組后采集糞便標(biāo)本10 g，無菌密封至-80 ℃冰箱保存。標(biāo)本采集完畢后，取200 mg 組織標(biāo)本提取樣本總DNA，并檢測樣品的完整性。

1.2.3 樣本測序

將檢驗合格的DNA 樣品及V4 可變區(qū)的融合引物進(jìn)行PCR 擴(kuò)增，擴(kuò)增產(chǎn)物純化溶于Elution Buffer 構(gòu)建文庫，采用Hiseq（美國Illumina 公司）平臺進(jìn)行高通量測序。

1.2.4 數(shù)據(jù)處理

將過濾后的Clean data 通過重疊關(guān)系將reads 拼接得到高變區(qū)Tags；并將相似度在97%以上的Tags 形成OTU（Operational Taxonomic Unit），并與數(shù)據(jù)庫對比、進(jìn)行物種注釋；隨后進(jìn)行物種復(fù)雜度的分析，組間物種和功能的差異分析。

1.2.5 統(tǒng)計學(xué)方法

SPSS 25.0 軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，定量數(shù)據(jù)符合正態(tài)分布以Mean±SD 的形式表示，兩組間比較應(yīng)用t檢驗，三組組間方差齊采用方差分析，定性資料數(shù)據(jù)采用χ2檢驗，相關(guān)分析采用spearman 相關(guān)性分析，P＜0.05 為差異有統(tǒng)計學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 一般資料

研究納入SZ 急性期（A 組）30例，緩解期（B 組）29例，健康對照（C 組）30例。三組間在年齡、性別比例和BMI 均無統(tǒng)計學(xué)差異（P＞0.05），見表1。

表1 一般資料（n,）

表1 一般資料（n,）

2.2 量表資料

SZ 急性期PANSS 評分各因子及總分得分均高于緩解期，差異有統(tǒng)計學(xué)意義（P＜0.05），見表2。

表2 急性期與緩解期PANSS 量表評分對比（）

表2 急性期與緩解期PANSS 量表評分對比（）

注：*P＜0.05 差異有統(tǒng)計學(xué)意義。

2.3 三組腸道菌群分析

2.3.1 物種多樣性分析

16s 測序中共獲得1261 個OUT，OUT 的PLS-DA 分析發(fā)現(xiàn)，三組間可較好的分離，這表明三組間的OUT 組成存在差異（圖1a）。物種PCA 即主成分分析顯示三組間的物種組成存在差異（圖1b）。

圖1 a OTU PLS-DA

圖1 b 物種PCA 分析

2.3.2 差異物種分析

借助Kruskal-Wallis test 的差異物種分析發(fā)現(xiàn)，三組間有21 種具有顯著差異的微生物類群（P＜0.05），其中巨球型菌屬在SZ 患者體內(nèi)富集（圖2a），而糞球菌屬豐度減少（圖2b），這可能是區(qū)分SZ 與健康人群的潛在生物靶標(biāo)。

圖2 差異物種篩選

2.3.3 關(guān)聯(lián)分析

將差異菌群與PANSS 量表的相關(guān)分析發(fā)現(xiàn)，巨球型菌屬與PANSS 總分呈正相關(guān)（r=0.29，P＜0.05）；擬桿菌屬與陽性因子成正相關(guān)（r=0.28，P＜0.05）。

2.3.4 功能注釋

使用Picrust 軟件對OTU 豐度表進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化并計算相應(yīng)的KO 豐度，最終對三組腸道菌群的功能進(jìn)行功能注釋并比較差異性，發(fā)現(xiàn)三組的微生物功能存在差異。

3 討論

SZ 的研究從未停止，近年來非人類遺傳因素在SZ 發(fā)展中的所起的作用越加得到重視。本研究通過將不同時期SZ 患者的腸道菌群與對照組相比較，擬分析SZ 患者的腸道菌群對疾病的影響。本研究中OTU 的PLS-DA 分析和物種PCA 分析均提示三組被試的腸道菌群組成存在差異，差異物種分析發(fā)現(xiàn)三組間存在21 種具有顯著差異的微生物類群，與對照組相比，SZ患者巨球型菌屬豐度升高，而糞球菌屬下降。以上研究結(jié)果均提示與健康對照組相比SZ 患者的腸道菌群組成發(fā)生改變，這與最新的研究結(jié)果類似，部分結(jié)果存在差異可能與菌群差異有關(guān)[7-8]。研究還發(fā)現(xiàn)急性期SZ 擬桿菌屬豐度較緩解期升高，琥珀酸弧菌屬豐度則下降，說明SZ 不同臨床階段其微生物組成也存在差異，這提示微生物改變可能與疾病發(fā)展有關(guān)。

綜上，本研究初步探索了SZ 與腸道微生物群之間的關(guān)系，發(fā)現(xiàn)SZ 患者存在腸道微生物群組成改變，一些特殊的差異菌群可能是區(qū)分SZ 與健康對照人群的潛在生物標(biāo)志物。研究還發(fā)現(xiàn)了擬桿菌屬、巨球型菌屬與疾病臨床表現(xiàn)具有一定相關(guān)性，進(jìn)一步說明了腸道微生物群與SZ 的關(guān)系。同時，我們還對微生物功能分析發(fā)現(xiàn)，腸道微生物群的改變可能造成了部分菌群功能的改變，從而進(jìn)一步影響了疾病的病理生理。在今后的研究中我們會再此基礎(chǔ)上進(jìn)行進(jìn)一步的研究，以期望為SZ 的早期干預(yù)、治療提供新的理論依據(jù)和幫助。